[发明专利]一种光伏电池最大功率点跟踪控制电路及方法

说明书

本发明公开了一种光伏电池最大功率点跟踪控制电路及方法，以恒电压法为基础，迅速跟踪至最大功率点附近，随后根据光伏电池输出电压和输出功率的逻辑关系实现最大功率点的准确跟踪，在寻求最大功率点的过程中不受PI控制器滞后效应的影响，使得跟踪速度更快，精度更高。本发明可以迅速跟踪到最大功率点附近，解决了最大功率点跟踪初始阶段时间过长的问题，进一步提高了跟踪速度，实用性强。利用了光伏电池的输出电压与输出功率的变化情况，通过逻辑关系来控制Boost电路中电力电子开关器件的工作状态，方法简单易于实现，无需进行扰动量的调节，进一步提高了跟踪精度。

技术领域

本发明涉及一种能够实现光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)的电源技术，特别涉及一种光伏电池最大功率点跟踪控制电路及方法，一种根据恒电压法结合光伏电池输出电压和输出功率的逻辑关系，最终实现最大功率点跟踪的电源技术。

背景技术

目前光伏电池的MPPT控制技术种类很多，可通过MPPT的特征以及实现的机理过程将其分为三大类：

1、基于参数选择的间接控制，主要有恒定电压法、短路电流比例系数法等；

2、基于采样数据的直接控制，主要包括扰动电压法和电导增量法；

3、基于现代控制理论的人工智能算法，有基于模糊理论的控制策略、滑膜控制法等等。

扰动观察法是如今最广泛应用的方法之一，因为其简单成本低还易于实现，但其精度不够高，难以兼顾控制精度和响应速度，光照强度剧烈变化时可能会出现失误的判别，寻找最合适扰动量时需要多次尝试且工作点只能在附近振荡，不够准确，会造成许多功率浪费；电导增量法则需要对微分进行计算，操作起来比较复杂，对实际应用的采样器要求也更高；模糊控制法因所依赖的控制规则缺乏在线自学习能力，控制器参数缺乏自调整能力，设计算法太复杂，不经济，成本高，控制不易实现，也难以满足实际控制需要。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种跟踪速度更快，精度更高的光伏电池最大功率点跟踪控制电路及方法，以恒电压法为基础，迅速跟踪至最大功率点附近，随后根据光伏电池输出电压和输出功率的逻辑关系实现最大功率点的准确跟踪，在寻求最大功率点的过程中不受PI控制器滞后效应的影响，使得跟踪速度更快，精度更高。

为解决上述技术问题，本发明设计的一种光伏电池最大功率点跟踪控制电路，包括电力变换电路、光伏电压检测电路1、光伏电流检测电路2、第一判断电路3、电压延迟电路4、乘法电路5、PI控制电路6、脉宽调制信号生成电路7、电压比较电路8、功率延迟电路9、功率比较电路10、乘法电路11、第二判断电路12、第三判断电路13和驱动电路14；

并联在光伏电池输出端两侧的光伏电压检测电路1的输出端分别与第一判断电路3的一个输入端、电压延迟电路4的输入端、乘法电路5的一个输入端、PI控制器电路6的一个输入端、电压比较电路8的同相输入端相连接；

串联在光伏电池输出端的光伏电流检测电路2的输出端与乘法电路5的另一个输入端相连接；

光伏电池输出并联电容C并联在Boost电路输入端的两侧；

Boost电路输出端连接用电负荷；

第一判断电路3的另一个输入端接入给定的电压区间信号u_m±η，其中u_m为给定的光伏电池在标准条件下最大功率点所对应的输出电压，η是所允许的电压波动范围的幅值，第一判断电路3的输出端与第三判断电路13的第一输入端相连接；

电压延迟电路4的输出端与电压比较电路8的反相输入端相连接；

乘法电路5的输出端与功率延迟电路9的输入端和功率比较电路10的同相输入端相连接；